基于MODEM實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離多機(jī)主從式通信技術(shù)

1 概述
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信已經(jīng)成為一種應(yīng)用廣泛的通信方式，它利用通信系統(tǒng)將數(shù)字、字母以及字符以二進(jìn)制形式在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳輸、交換和處理。數(shù)據(jù)通信可以在2臺(tái)及2臺(tái)以上的微機(jī)之間、微機(jī)與單片機(jī)之間以及單片機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行，通過通信通道(如公用電話網(wǎng)、光纖通道、微波通道、衛(wèi)星通道)將機(jī)器連接。單片機(jī)主要作為從機(jī)，廣泛用于自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制等技術(shù)領(lǐng)域。而微機(jī)則作為主機(jī)，安裝在條件優(yōu)越的環(huán)境中。單片機(jī)與微機(jī)間利用公用電話網(wǎng)通過MO-DEM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，其原理框圖如圖1所示。

2 MSM7512BRS簡介
MSM7512BRS是日本OKI公司生產(chǎn)的FSK調(diào)制解調(diào)器，該器件符合ITU-TV.23規(guī)則，采用半雙工的工作方式，波特率為1200 kb/s；具有75 kb/s波特率的反向傳輸通道；低功耗：工作模式下25 mW(VDD=5 V)和9 mW(VDD=3 V)；節(jié)能模式下為100μw；內(nèi)置混合阻容電路；內(nèi)置模擬電路環(huán)自檢功能；內(nèi)置3.58 MHz晶體振蕩電路；數(shù)字輸入/輸出接口與TTL電平兼容。
MSM7512BRS采用16引腳DIP封裝，其引腳功能說明如表l所列。

MSM7512BRS由MODI和MOD2引腳選擇四種工作方式。具體的工作方式如表2所列。方式1為單工工作方式。當(dāng)XD=l時(shí)，AO端口的發(fā)送信號(hào)頻率為l 300Hz，當(dāng)XD=0時(shí)，AO端口的發(fā)送信號(hào)頻率為2 100 Hz。接收電路模擬輸入端AI和接收電路數(shù)據(jù)輸出端RD與內(nèi)部的電路斷開；方式2為全雙工工作方式。接收1 200 bit/s信號(hào)的同時(shí)也以75 bit/s的速率發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，其信號(hào)頻率當(dāng)XD=l時(shí)為390Hz，當(dāng)XD=O時(shí)為450 Hz。方式3為模擬回路環(huán)自檢工作方式。從XD端輸入的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過芯片中的調(diào)制電路、發(fā)送帶通濾波器和解調(diào)電路，由RD端輸出數(shù)字信號(hào)，從而檢測(cè)芯片的內(nèi)部功能是否正確；方式4為節(jié)能工作方式，此時(shí)芯片的最大功耗為100μW。

3 MSM7512BRS在通信中的應(yīng)用
單電源MSM7512BRS可以很方便地用于設(shè)計(jì)高速率、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。它具有外圍元件數(shù)目少，工作電壓范圍寬，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，通過有線或無線通信的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。在有線傳輸方式中，可以用專用的雙線網(wǎng)絡(luò)，也可以通過電話線進(jìn)行傳輸。它與電話線的接口電路由600Ω阻抗的音頻變壓器外部的輸入/輸出電壓調(diào)整電路組成。在線上傳輸?shù)男盘?hào)電壓和集成電路接收的信號(hào)電壓可以根據(jù)實(shí)際需要獨(dú)立設(shè)置。
3.1 主機(jī)使用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方式
MSM7512BRS與PC機(jī)接口電路如圖2所示。

MAXl488E是用于惡劣環(huán)境下的四組低功耗線驅(qū)動(dòng)器，它的輸入與TTL電平兼容。光電隔離電路可以切斷前后電路電氣的直接關(guān)系，消除地線阻抗和遠(yuǎn)距離電位差對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的影響。系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)MAXl488E將RS-232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，然后經(jīng)過光電隔離電路將信號(hào)連接在MSM7512BRS的XD端進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制出的FSK信號(hào)再經(jīng)過信號(hào)處理電路經(jīng)電話線傳輸出去。接收數(shù)據(jù)時(shí)，由電話線輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路后，輸出的FSK信號(hào)進(jìn)入MSM7512BRS的AI端口進(jìn)行解調(diào)，由RD端輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過光電隔離到MAXl488E器件，可將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
3.2 從機(jī)使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方式
MSM7512BRS調(diào)制解調(diào)器的XD和RD端電平均與TTL電平兼容，可以與單片機(jī)的串行口直接連接，單片機(jī)的P1.O口與AOG相連，來選擇模擬輸出的放大倍數(shù)；PI.1和P1.2分別與MODI、MOD2相連，用于選擇工作方式；P1.3與TEXT相連，同P1.1、P1.2一起控制芯片的自檢，P1.4與RS相連，控制MSM7512BRS發(fā)送或接收信號(hào)；P1.5與CD相連確定接收的信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)是否有效。具體電路如圖3所示。

工作過程如下：電話線取模擬信號(hào)，經(jīng)C1濾波，放大器放大，最后傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器MSM7512BRS的AI端，然后在RD端變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到單片機(jī)AT89C52的RXD端。反之，數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)AT89C52的TXD端發(fā)出，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器MSM7512BRS調(diào)制后，模擬信號(hào)再經(jīng)兩級(jí)放大調(diào)整傳輸?shù)诫娫捑€上。如果采用專線傳輸?shù)姆绞?，則可直接與傳輸網(wǎng)絡(luò)相連接，無需音頻變壓器。

4 結(jié)束語
控制電路要與從機(jī)進(jìn)行光電隔離，用于切斷前后電路電氣上的直接關(guān)系，消除地線阻抗和遠(yuǎn)距離電位差對(duì)單片機(jī)的影響，同時(shí)還可以避免電擊造成大面積的塤壞。此方案利用調(diào)制解調(diào)器，通過公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離串行通信，通信距離可達(dá)10 km以上，波特率達(dá)9600 b/s以上，掛機(jī)臺(tái)數(shù)128臺(tái)以上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信。